JP2013201871A

JP2013201871A - 電力変換器

Info

Publication number: JP2013201871A
Application number: JP2012069887A
Authority: JP
Inventors: Yukimori Kishida; 行盛岸田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-26
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2013-10-03

Abstract

【課題】連系する配電系統に停電が発生しても、工事作業者等を感電の危険性から保護しつつ、需要家負荷への電力供給は継続することができる電力変換器を得ること。
【解決手段】変換した交流電力を開閉器経由で複数の交流負荷および商用の配電系統へ出力する電力変換器において、前記開閉器と前記配電系統との間の接続ラインにおける電圧計測により単独運転を検出したとき、前記開閉器を開路せずに、前記接続ラインにおける前記複数の交流負荷の前記配電系統側に設けた外部トリップ機能付遮断器をトリップさせる手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電装置用の電力変換器に関するものである。

本発明が対象とする太陽光発電装置用の電力変換器は、太陽光発電装置が発電した直流電力を交流電力へ変換し、それを需要家の複数の交流負荷および商用の配電系統へ供給するものであり、電力変換器の出力端が開閉器を介して商用の配電系統に接続され、また、開閉器と商用の配電系統との接続ラインに並列に需要家負荷である複数の交流負荷が接続されている。

ところで、電力会社が運用する配電系統では、工事等のために停電が発生する場合がある。この場合、電力変換器から配電系統の工事区間へ電力が供給されると、工事作業者等が感電する危険性がある。

そのため、従来の太陽光発電装置用の電力変換器では、開閉器と商用の配電系統との接続ラインにおける系統電圧の位相等を監視し、配電系統に停電が発生した場合、単独運転の発生を検出したとして、開閉器を開路して電力変換器を配電系統から解列し、停電している配電系統へ電力出力が行われないようにしている。

特開２００３−３１９５６０号公報

しかし、配電系統において停電が発生した場合に、電力変換器が出力を停止すると、需要家負荷は、電力の供給がなくなり、停止してしまうという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、連系する配電系統に停電が発生しても、工事作業者等を感電の危険性から保護しつつ、需要家負荷への電力供給は継続することができる電力変換器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、変換した交流電力を開閉器経由で複数の交流負荷および商用の配電系統へ出力する電力変換器において、前記開閉器と前記配電系統との間の接続ラインにおける電圧計測により単独運転を検出したとき、前記開閉器を開路せずに、前記接続ラインにおける前記複数の交流負荷の前記配電系統側に設けた外部トリップ機能付遮断器をトリップさせる手段を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、連系する配電系統に停電が発生しても、工事作業者等を感電の危険性から保護しつつ、需要家負荷への電力供給は継続することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。図２は、本発明の実施の形態２による電力変換器の構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかる電力変換器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による電力変換器の構成を示すブロック図である。図１において、太陽電池アレイ１は、工場や病院、ホテル等の需要家において自己需要電力分を賄うことを目的とした自家用発電機として設置される太陽光発電装置である。

この太陽電池アレイ１が発電した直流電力は、接続箱２を介して電力変換器３に入力される。電力変換器３は、入力電圧を昇圧等するコンバータ部および交流電力へ変換するインバータ部を備える主回路部３ａ、主回路部３ａの出力端に一端が接続され、他端が需要家の分電盤４に接続される開閉器３ｂの他に、本実施の形態１に関わる単独運転時制御部３ｃを備えている。開閉器３ｂは、リレーや電磁開閉器で構成される。

分電盤４には、開閉器３ｂの他端に一端が接続される太陽光発電用ブレーカ５と、太陽光発電用ブレーカ５の他端に一端が接続される配電線６と、配電線６に一端が並列に接続される複数の分岐遮断器７と、配電線６の他端側に一端が接続される外部トリップ機能付遮断器８と、外部トリップ機能付遮断器８の他端に一端が接続される電流制限器９とが配置されている。そして、外部トリップ機能付遮断器８の他端と電流制限器９の一端との接続ラインに系統電圧観測点１０が設定され、単独運転時制御部３ｃに接続されている。複数の分岐遮断器７の各他端には、需要家の交流負荷（以降、単に「負荷」と記す）が接続されている。また、電流制限器９の他端は、電力会社が運用する配電系統１１に接続されている。

以上の構成において、まず、一般的な動作について簡単に説明する。分電盤４に配置される太陽光発電用ブレーカ５および電流制限器９は、需要家が開閉操作するが、通常閉路状態になっている。また、外部トリップ機能付遮断器８は、例えば漏電遮断器に外部信号でトリップする機能を取り付けたものであり、配電系統１１に停電が発生していない平常時は、単独運転制御部３ｃが動作せず閉路状態になっている。また、複数の分岐遮断器７のうち運転する負荷に対応する分岐遮断器７が、運転開始時に閉路操作される。そして、電力変換器３の開閉器３ｂも、運転開始時に閉路操作される。

電力変換器３は、太陽電池アレイ１から直流電力の供給を受け、その直流電圧の昇圧を行って交流電力へ変換し、開閉器３ｂを介して複数の負荷へ交流電力を供給する。太陽電池アレイ１の発電電力は、日照時間や日射量、日射強度などの影響を受ける。そのため、電力変換器３が変換出力する交流電力が複数の負荷の必要電力量に足りない場合は、その不足分が配電系統１１から複数の負荷に供給される。また、電力変換器３が変換出力する交流電力が複数の負荷の必要電力量を超える場合には、その余剰分が配電系統１１へ出力される。

このような連系運転時において、電力変換器３の単独運転時制御部３ｃは、系統電圧観測点１０の系統電圧Ｖｇの位相等を監視し、配電系統１１に停電が発生し電力変換器３が単独運転に移行したことを検出すると、開閉器３ｂを開路せずに外部トリップ機能付遮断器８をトリップさせ、複数の負荷および電力変換器３を配電系統１１から解列する。

これによって、需要家の複数の負荷は、電力変換器３から継続して電力が供給されるので、配電系統１１が停電しても運転を継続することができる。また、停電している配電系統１１に電力変換器３から交流電力が供給されないので、工事作業者等を感電の危険性から保護できる。

以上のように、実施の形態１によれば、連系する配電系統に停電が発生しても、工事作業者等を感電の危険性から保護しつつ、需要家負荷への電力供給は継続することができる太陽光発電装置用の電力変換器が得られる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による電力変換器の構成を示すブロック図である。なお、図２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図２において、本実施の形態２による電力変換器では、図１（実施の形態１）に示した構成において、単独運転時制御部３ｃに代えて単独運転時制御部３ｄが設けられている。その他の構成は、図１と同様である。

需要家の複数の負荷の中には電力供給が途絶えると困るものがある。一方、太陽電池アレイ１の発電電力は、日照時間や日射量、日射強度などの影響を受ける。そこで、複数の負荷のそれぞれに重要度に応じて優先順位を定め、その優先順位に従って配電系統へ出力する電力量とその電力量のときに運転しない負荷とを対応付けした解列負荷テーブルを単独運転時制御部３ｄに設定してある。

単独運転時制御部３ｄは、実施の形態１にて説明したように、単独運転を検出して外部トリップ機能付遮断器８をトリップさせ、複数の負荷および電力変換器３を配電系統１１から解列すると（単独運転時制御部３ｃの動作）、主回路部３ａから、変換対象の直流電力量または変換した交流電力量を取得し、それに基づき解列負荷テーブルを参照して解列する負荷を定め、その解列する低優先度の負荷に対応する分岐遮断器７を開路することを行う。

以上のように、実施の形態２によれば、太陽光発電装置用の電力変換器の単独運転時に出力する交流電力量に応じて、優先度の低い負荷を解列するので、優先度の高い負荷への電力供給性能を向上させることができる。

以上のように、本発明にかかる電力変換器は、連系する配電系統に停電が発生しても、工事作業者等を感電の危険性から保護しつつ、需要家負荷への電力供給は継続することができる太陽光発電装置用の電力変換器として有用である。

１太陽電池アレイ
２接続箱
３電力変換器
３ａ主回路部
３ｂ開閉器
３ｃ，３ｄ単独運転時制御部
４分電盤
５太陽光発電用ブレーカ
６配電線
７分岐遮断器
８外部トリップ機能付遮断器
９電流制限器
１０系統電圧観測点
１１配電系統

Claims

変換した交流電力を開閉器経由で複数の交流負荷および商用の配電系統へ出力する電力変換器において、
前記開閉器と前記配電系統との間の接続ラインにおける電圧計測により単独運転を検出したとき、前記開閉器を開路せずに、前記接続ラインにおける前記複数の交流負荷の前記配電系統側に設けた外部トリップ機能付遮断器をトリップさせる手段
を備えたことを特徴とする電力変換器。
前記開閉器を介して前記配電系統へ出力する交流電力の電力量に応じて、前記接続ラインにおける前記開閉器と前記外部トリップ機能付遮断器との間に並列に遮断器を介して接続される前記複数の交流負荷のうち優先順位の低い交流負荷に対応する遮断器を選択的に開路させる手段
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の電力変換器。